Algorithm 生成一个素数列表，最多可生成一定数量的素数
我正在尝试生成一个10亿以下的素数列表。我试过了，但这种结构很糟糕。有什么建议吗Algorithm 生成一个素数列表，最多可生成一定数量的素数,algorithm,r,primes,Algorithm,R,Primes,我正在尝试生成一个10亿以下的素数列表。我试过了，但这种结构很糟糕。有什么建议吗 a <- 1:1000000000 d <- 0 b <- for (i in a) {for (j in 1:i) {if (i %% j !=0) {d <- c(d,i)}}} a据我所知，生成所有素数的最佳方法（不必陷入疯狂的数学）是使用 它的实现非常简单，并且允许您计算素数而不使用除法或模。唯一的缺点是它是内存密集型的，但可以进行各种优化以提高内存（例如忽略所有偶数）。您也可以作
a <- 1:1000000000
d <- 0
b <- for (i in a) {for (j in 1:i) {if (i %% j !=0) {d <- c(d,i)}}}
a据我所知，生成所有素数的最佳方法（不必陷入疯狂的数学）是使用
它的实现非常简单，并且允许您计算素数而不使用除法或模。唯一的缺点是它是内存密集型的，但可以进行各种优化以提高内存（例如忽略所有偶数）。您也可以作弊并使用schoolmath
包中的primes（）
函数：D我推荐Dan Bernstein对Atkin Bernstein筛的实现。它非常快，可以很好地扩展到其他问题。您需要将数据传递给程序才能使用它，但我想有办法做到这一点吗？这是R中算法的一个实现
sieve <- function(n)
{
n <- as.integer(n)
if(n > 1e6) stop("n too large")
primes <- rep(TRUE, n)
primes[1] <- FALSE
last.prime <- 2L
for(i in last.prime:floor(sqrt(n)))
{
primes[seq.int(2L*last.prime, n, last.prime)] <- FALSE
last.prime <- last.prime + min(which(primes[(last.prime+1):n]))
}
which(primes)
}
sieve(1000000)
sieveGeorge Dontas发布的sieve是一个很好的起点。这是一个更快的版本，1e6素数的运行时间为0.095秒，而原始版本为30秒
sieve <- function(n)
{
n <- as.integer(n)
if(n > 1e8) stop("n too large")
primes <- rep(TRUE, n)
primes[1] <- FALSE
last.prime <- 2L
fsqr <- floor(sqrt(n))
while (last.prime <= fsqr)
{
primes[seq.int(2L*last.prime, n, last.prime)] <- FALSE
sel <- which(primes[(last.prime+1):(fsqr+1)])
if(any(sel)){
last.prime <- last.prime + min(sel)
}else last.prime <- fsqr+1
}
which(primes)
}
sieve上面发布的isPrime（）函数可以使用sieve（）。你只需要检查一下
素数<上限（sqrt（x））除以x，没有余数。还需要处理1和2
isPrime <- function(x) {
div <- sieve(ceiling(sqrt(x)))
(x > 1) & ((x == 2) | !any(x %% div == 0))
}
isPrime这种方法应该更快更简单
allPrime <- function(n) {
primes <- rep(TRUE, n)
primes[1] <- FALSE
for (i in 1:sqrt(n)) {
if (primes[i]) primes[seq(i^2, n, i)] <- FALSE
}
which(primes)
}
a）之前的每一个数（i）都要根据检查数（i-1）生成的素数（n）列表进行检查
感谢您的建议：
prime=函数（a，n）{
n=c（2）
i=3
while（i）R中的素数
OP要求生成10亿以下的所有素数。到目前为止提供的所有答案要么无法生成，要么需要很长时间才能执行，要么目前在R中不可用（请参见by@Charles）。包RcppAlgos
（我是作者）仅使用一个线程就能够在略多于1秒的时间内生成所请求的输出。它是基于Eratosthenes的分段筛
RcppAlgos
使用多线程
在最新版本中（即=2.3.0
），我们可以利用多个线程更快地生成。例如，现在我们可以在半秒内生成高达10亿的素数！
system.time(primeSieve(10^9, nThreads = 8))
user system elapsed
2.046 0.048 0.375
R中用于生成素数的可用包摘要
在开始之前，我们注意到@Henrik在schoolmath
中指出的问题仍然存在。注意：
## 1 is NOT a prime number
schoolmath::primes(start = 1, end = 20)
[1] 1 2 3 5 7 11 13 17 19
## This should return 1, however it is saying that 52
## "prime" numbers less than 10^4 are divisible by 7!!
sum(schoolmath::primes(start = 1, end = 10^4) %% 7L == 0)
[1] 52
library(microbenchmark)
## the argument for get.primes is for how many prime numbers you need
## whereas most packages get all primes less than a certain number
microbenchmark(priRandtoolbox = get.primes(78498),
priRcppAlgos = RcppAlgos::primeSieve(10^6), unit = "relative")
Unit: relative
expr min lq mean median uq max neval
priRandtoolbox 1.00000 1.00000 1.000000 1.000000 1.000000 1.0000000 100
priRcppAlgos 12.79832 12.55065 6.493295 7.355044 7.363331 0.3490306 100
关键是，此时不要使用schoolmath
生成素数（对作者没有冒犯……事实上，我已经向维护人员提出了一个问题）
让我们看看randtoolbox
，因为它似乎非常有效。请注意：
## 1 is NOT a prime number
schoolmath::primes(start = 1, end = 20)
[1] 1 2 3 5 7 11 13 17 19
## This should return 1, however it is saying that 52
## "prime" numbers less than 10^4 are divisible by 7!!
sum(schoolmath::primes(start = 1, end = 10^4) %% 7L == 0)
[1] 52
library(microbenchmark)
## the argument for get.primes is for how many prime numbers you need
## whereas most packages get all primes less than a certain number
microbenchmark(priRandtoolbox = get.primes(78498),
priRcppAlgos = RcppAlgos::primeSieve(10^6), unit = "relative")
Unit: relative
expr min lq mean median uq max neval
priRandtoolbox 1.00000 1.00000 1.000000 1.000000 1.000000 1.0000000 100
priRcppAlgos 12.79832 12.55065 6.493295 7.355044 7.363331 0.3490306 100
仔细看，它本质上是一个查找表（位于源代码中的文件randtoolbox.c
）
素数高达一千万
素数高达一亿
对于下面两个基准，我们只考虑<代码> RcppAlgos < /代码>，<代码>数字< /代码>，<代码> SFSMISC ，<代码> Matlab < /C> >和<代码>筛选器< /Case>函数由@约翰.
microbenchmark(priRcppAlgos = RcppAlgos::primeSieve(10^8),
priNumbers = numbers::Primes(10^8),
priSfsmisc = sfsmisc::primes(10^8),
priMatlab = matlab::primes(10^8),
priJohnSieve = sieve(10^8),
unit = "relative", times = 20)
Unit: relative
expr min lq mean median uq max neval
priRcppAlgos 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 20
priNumbers 35.64097 33.75777 32.83526 32.25151 31.74193 31.95457 20
priSfsmisc 21.68673 20.47128 20.01984 19.65887 19.43016 19.51961 20
priMatlab 35.34738 33.55789 32.67803 32.21343 31.56551 31.65399 20
priJohnSieve 23.28720 22.19674 21.64982 21.27136 20.95323 21.31737 20
素数高达10亿
注意：如果（N>1e8）停止（“N太大”）
在筛选
功能中，我们必须删除条件
## See top section
## system.time(primeSieve(10^9))
## user system elapsed
## 1.099 0.077 1.176 ## RcppAlgos single-threaded
## gc()
system.time(matlab::primes(10^9))
user system elapsed
31.780 12.456 45.549 ## ~39x slower than RcppAlgos
## gc()
system.time(numbers::Primes(10^9))
user system elapsed
32.252 9.257 41.441 ## ~35x slower than RcppAlgos
## gc()
system.time(sieve(10^9))
user system elapsed
26.266 3.906 30.201 ## ~26x slower than RcppAlgos
## gc()
system.time(sfsmisc::primes(10^9))
user system elapsed
24.292 3.389 27.710 ## ~24x slower than RcppAlgos
从这些比较中，我们可以看出，随着n的增大，RcppAlgos
的伸缩性更好
_________________________________________________________
| | 1e6 | 1e7 | 1e8 | 1e9 |
| |---------|----------|-----------|-----------
| RcppAlgos | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
| sfsmisc | 9.76 | 16.64 | 19.66 | 23.56 |
| JohnSieve | 10.79 | 17.93 | 21.27 | 25.68 |
| numbers | 23.14 | 30.48 | 32.25 | 34.86 |
| matlab | 23.43 | 30.73 | 32.21 | 38.73 |
---------------------------------------------------------
当我们使用多线程时，差异更为显著：
microbenchmark(ser = primeSieve(1e6),
par = primeSieve(1e6, nThreads = 8), unit = "relative")
Unit: relative
expr min lq mean median uq max neval
ser 1.741342 1.492707 1.481546 1.512804 1.432601 1.275733 100
par 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 100
microbenchmark(ser = primeSieve(1e7),
par = primeSieve(1e7, nThreads = 8), unit = "relative")
Unit: relative
expr min lq mean median uq max neval
ser 2.632054 2.50671 2.405262 2.418097 2.306008 2.246153 100
par 1.000000 1.00000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 100
microbenchmark(ser = primeSieve(1e8),
par = primeSieve(1e8, nThreads = 8), unit = "relative", times = 20)
Unit: relative
expr min lq mean median uq max neval
ser 2.914836 2.850347 2.761313 2.709214 2.755683 2.438048 20
par 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 20
microbenchmark(ser = primeSieve(1e9),
par = primeSieve(1e9, nThreads = 8), unit = "relative", times = 10)
Unit: relative
expr min lq mean median uq max neval
ser 3.081841 2.999521 2.980076 2.987556 2.961563 2.841023 10
par 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 10
将上表乘以序列结果的相应中值时间：
_____________________________________________________________
| | 1e6 | 1e7 | 1e8 | 1e9 |
| |---------|----------|-----------|-----------
| RcppAlgos-Par | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
| RcppAlgos-Ser | 1.51 | 2.42 | 2.71 | 2.99 |
| sfsmisc | 14.76 | 40.24 | 53.26 | 70.39 |
| JohnSieve | 16.32 | 43.36 | 57.62 | 76.72 |
| numbers | 35.01 | 73.70 | 87.37 | 104.15 |
| matlab | 35.44 | 74.31 | 87.26 | 115.71 |
-------------------------------------------------------------
区间上的素数
在不到6秒的时间内启动100亿次
现在使用最初由开发的缓存友好型改进，我们看到了巨大的改进：
## Reinstall current version from CRAN
## install.packages("RcppAlgos"); library(RcppAlgos)
system.time(cacheFriendly <- primeSieve(1e15, 1e15 + 1e9))
user system elapsed
2.258 0.166 2.424 ## Over 3x faster than older versions
system.time(primeSieve(1e15, 1e15 + 1e9, nThreads = 8))
user system elapsed
4.852 0.780 0.911 ## Over 8x faster using multiple threads
##从CRAN重新安装当前版本
##install.packages（“RcppAlgos”）；库（RcppAlgos）
system.time（cacheFriendly没有建议，但允许我添加一些扩展注释。我使用以下代码运行了这个实验：
get_primes <- function(n_min, n_max){
options(scipen=999)
result = vector()
for (x in seq(max(n_min,2), n_max)){
has_factor <- F
for (p in seq(2, ceiling(sqrt(x)))){
if(x %% p == 0) has_factor <- T
if(has_factor == T) break
}
if(has_factor==F) result <- c(result,x)
}
result
}
get_primes你一次需要所有的primes吗？似乎你可以下载它们或从这样的地方获取它们，如果需要的话：在这里你可以得到<100000000的primes列表，如果你简单地将你的计算向量化，由于R的性质，它们的运行速度会比筛子快得多。（见我的答案）不！primes（）中有一个bugNeil Gunther指出的schoolmath中的函数！阅读这里：也请看这里：这里：这是算法的一个很好的实现，但是因为我们使用R，所以速度很慢…请看下面我的回答。嗨，今天我读了一篇关于素数的有趣文章。事实上，它包含了许多有用的东西l实现。我建议你贡献你的。我很难过地看到R中没有可用的实现。它不是我的。我在这里找到了它：看起来像C实现。通过正确的调整，你可以在R中合并primegen而没有问题（参见？.C）@Joris:我不知道你能做到！谢谢提醒。（我想把它称为外部的。）“primegen”与相比并不是特别快，它在超过10亿的范围内速度会大大降低。它还有一个“C”接口，所以你可以从“R”中调用它同样的道理。@GordonBGood同意了，但不知道我当时在想什么。我现在要投票支持Joseph Wood的答案。@Charles，是的，我也投票支持Joseph Wood的答案。你的iPrime函数是不正确的。如果你通过3，它返回FALSE。它对2也不起作用，现在仍然不起作用。我设计它只是为了我不知道的数字我不知道这是一个快速检查。我想用logicals来修复它，但它很容易修复为3，而且只会稍微慢一点，通过将floor
更改为天花
（完成）。谢谢你的精彩帖子！我想知道如果用seq_len（天花（sqrt（x））[-1]替换2:天花（sqrt（x）），你的iPrime功能是否会得到改进那会很有趣的
microbenchmark(priRcppAlgos = RcppAlgos::primeSieve(10^7),
priNumbers = numbers::Primes(10^7),
priSpuRs = spuRs::primesieve(c(), 2:10^7),
priPrimes = primes::generate_primes(1, 10^7),
priPrimefactr = primefactr::AllPrimesUpTo(10^7),
priSfsmisc = sfsmisc::primes(10^7),
priMatlab = matlab::primes(10^7),
priJohnSieve = sieve(10^7),
unit = "relative", times = 20)
Unit: relative
expr min lq mean median uq max neval
priRcppAlgos 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 20
priNumbers 30.57896 28.91780 31.26486 30.47751 29.81762 40.43611 20
priSpuRs 533.99400 497.20484 490.39989 494.89262 473.16314 470.87654 20
priPrimes 125.04440 114.71349 112.30075 113.54464 107.92360 103.74659 20
priPrimefactr 52.03477 50.32676 52.28153 51.72503 52.32880 59.55558 20
priSfsmisc 16.89114 16.44673 17.48093 16.64139 18.07987 22.88660 20
priMatlab 30.13476 28.30881 31.70260 30.73251 32.92625 41.21350 20
priJohnSieve 18.25245 17.95183 19.08338 17.92877 18.35414 32.57675 20
microbenchmark(priRcppAlgos = RcppAlgos::primeSieve(10^8),
priNumbers = numbers::Primes(10^8),
priSfsmisc = sfsmisc::primes(10^8),
priMatlab = matlab::primes(10^8),
priJohnSieve = sieve(10^8),
unit = "relative", times = 20)
Unit: relative
expr min lq mean median uq max neval
priRcppAlgos 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 1.00000 20
priNumbers 35.64097 33.75777 32.83526 32.25151 31.74193 31.95457 20
priSfsmisc 21.68673 20.47128 20.01984 19.65887 19.43016 19.51961 20
priMatlab 35.34738 33.55789 32.67803 32.21343 31.56551 31.65399 20
priJohnSieve 23.28720 22.19674 21.64982 21.27136 20.95323 21.31737 20
## See top section
## system.time(primeSieve(10^9))
## user system elapsed
## 1.099 0.077 1.176 ## RcppAlgos single-threaded
## gc()
system.time(matlab::primes(10^9))
user system elapsed
31.780 12.456 45.549 ## ~39x slower than RcppAlgos
## gc()
system.time(numbers::Primes(10^9))
user system elapsed
32.252 9.257 41.441 ## ~35x slower than RcppAlgos
## gc()
system.time(sieve(10^9))
user system elapsed
26.266 3.906 30.201 ## ~26x slower than RcppAlgos
## gc()
system.time(sfsmisc::primes(10^9))
user system elapsed
24.292 3.389 27.710 ## ~24x slower than RcppAlgos
_________________________________________________________
| | 1e6 | 1e7 | 1e8 | 1e9 |
| |---------|----------|-----------|-----------
| RcppAlgos | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
| sfsmisc | 9.76 | 16.64 | 19.66 | 23.56 |
| JohnSieve | 10.79 | 17.93 | 21.27 | 25.68 |
| numbers | 23.14 | 30.48 | 32.25 | 34.86 |
| matlab | 23.43 | 30.73 | 32.21 | 38.73 |
---------------------------------------------------------
microbenchmark(ser = primeSieve(1e6),
par = primeSieve(1e6, nThreads = 8), unit = "relative")
Unit: relative
expr min lq mean median uq max neval
ser 1.741342 1.492707 1.481546 1.512804 1.432601 1.275733 100
par 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 100
microbenchmark(ser = primeSieve(1e7),
par = primeSieve(1e7, nThreads = 8), unit = "relative")
Unit: relative
expr min lq mean median uq max neval
ser 2.632054 2.50671 2.405262 2.418097 2.306008 2.246153 100
par 1.000000 1.00000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 100
microbenchmark(ser = primeSieve(1e8),
par = primeSieve(1e8, nThreads = 8), unit = "relative", times = 20)
Unit: relative
expr min lq mean median uq max neval
ser 2.914836 2.850347 2.761313 2.709214 2.755683 2.438048 20
par 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 20
microbenchmark(ser = primeSieve(1e9),
par = primeSieve(1e9, nThreads = 8), unit = "relative", times = 10)
Unit: relative
expr min lq mean median uq max neval
ser 3.081841 2.999521 2.980076 2.987556 2.961563 2.841023 10
par 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 1.000000 10
_____________________________________________________________
| | 1e6 | 1e7 | 1e8 | 1e9 |
| |---------|----------|-----------|-----------
| RcppAlgos-Par | 1.00 | 1.00 | 1.00 | 1.00 |
| RcppAlgos-Ser | 1.51 | 2.42 | 2.71 | 2.99 |
| sfsmisc | 14.76 | 40.24 | 53.26 | 70.39 |
| JohnSieve | 16.32 | 43.36 | 57.62 | 76.72 |
| numbers | 35.01 | 73.70 | 87.37 | 104.15 |
| matlab | 35.44 | 74.31 | 87.26 | 115.71 |
-------------------------------------------------------------
microbenchmark(priRcppAlgos = RcppAlgos::primeSieve(10^9, 10^9 + 10^6),
priNumbers = numbers::Primes(10^9, 10^9 + 10^6),
priPrimes = primes::generate_primes(10^9, 10^9 + 10^6),
unit = "relative", times = 20)
Unit: relative
expr min lq mean median uq max neval
priRcppAlgos 1.0000 1.0000 1.000 1.0000 1.0000 1.0000 20
priNumbers 115.3000 112.1195 106.295 110.3327 104.9106 81.6943 20
priPrimes 983.7902 948.4493 890.243 919.4345 867.5775 708.9603 20
## primes less than 10 billion
system.time(tenBillion <- RcppAlgos::primeSieve(10^10, nThreads = 8))
user system elapsed
26.077 2.063 5.602
length(tenBillion)
[1] 455052511
## Warning!!!... Large object created
tenBillionSize <- object.size(tenBillion)
print(tenBillionSize, units = "Gb")
3.4 Gb
## Install version 2.2.0
## packageurl <- "http://cran.r-project.org/src/contrib/Archive/RcppAlgos/RcppAlgos_2.2.0.tar.gz"
## install.packages(packageurl, repos=NULL, type="source")
system.time(old <- RcppAlgos::primeSieve(1e15, 1e15 + 1e9))
user system elapsed
7.932 0.134 8.067
## Reinstall current version from CRAN
## install.packages("RcppAlgos"); library(RcppAlgos)
system.time(cacheFriendly <- primeSieve(1e15, 1e15 + 1e9))
user system elapsed
2.258 0.166 2.424 ## Over 3x faster than older versions
system.time(primeSieve(1e15, 1e15 + 1e9, nThreads = 8))
user system elapsed
4.852 0.780 0.911 ## Over 8x faster using multiple threads
get_primes <- function(n_min, n_max){
options(scipen=999)
result = vector()
for (x in seq(max(n_min,2), n_max)){
has_factor <- F
for (p in seq(2, ceiling(sqrt(x)))){
if(x %% p == 0) has_factor <- T
if(has_factor == T) break
}
if(has_factor==F) result <- c(result,x)
}
result
}